ScheurkalenderScheuren in beton zijn vaak aanleiding tot heftigediscussies, Wat is de oorzaak? Moet er iets aan gedaanworden? Vaak geven het scheurpatroon en het momentvan ontstaan aanwijzingen omtrent de meestwaarsc:hijnlijke oorzaaken de invloed van de scheuren opde duurzaamheid van de constructie. In deze aflevering vanBETONlEK is een inventarisatie met aanbevelingen voorpreventie gegeven.Constructeurs kunnen bepalenwaar precies ineen constructie detreksterkte zalworden over-schreden. Op dieplaatsen wordtwapeningsstaal aangebracht om detrekspanningen op te nemen en descheurwijdte te beperken.Trekspanningen in een betoncon-structie kunnen worden veroor-zaakt door uitwendige belastingenof verhinderde verkortingen, alsgevolg van temperatuurdaling ofuitdroging. De plastische fase vanbetonspecie kent een geheel eigenproblematiekten aanzien vanscheurvorming.Het scheurpatroon (vorm, plaats enrichting van de scheuren) gevenvaak een duidelijke aanwijzingvande oorzaak. Ook het tijdstipwaarop scheurvorming wordtgeconstateerd kan een belangrijkeaanwijzingzijn.Indeze aflevering van BETON/EKgaan we de oorzaken na van demeest voorkomende typenscheuren inpas gestort en verhardbeton. BETON/EK als scheur-kalender. Tabel I en figuur I geveneen vrij compleet overzicht.Zowel de constructeurals beton-technoloog, maar ook de uit-voerder, hebben ieder een eigen rolen verantwoordelijkheid binnen hetbouwproces om ongewenstescheurvorming te voorkomen.Besproken worden de mogelijk-heden voor preventieve maat-regelen.imentatie- of zettings-scheuren (typen A, B, C en D)Vlakna het storten en afwerken isde betonspecie ogenschijnlijkinrust. Niets isechter minder waar.Inde nog plastische specie willenonder invloed van de zwaartekrachtde grotere en dus zwaardere delenuitzakken. Gewoonlijkkan dezesedimentatie geen kwaad en zalergeen scheurvorming optreden.Scheuren ontstaan echter wanneerde sedimentatie plaatselijktot stil-stand komt terwijl die vlakdaar-naast nog doorgaat.Schuifspanningen indebetonspeciezijndan de aanleidingtot scheur-vorming. Grote verticale door-sneden zoals wanden en kolommenzijngevoeliger voor ongelijkmatigezetting dan horizontale vlakken meteen geringe dikte zoals vloeren.mei 1991Veelvoorkomende scheurpatronen inbeton zie detoelichtingintabel IInhet scheurenpatroon isveelal deloop van de horizontale wapeningof de plaats van de beugels teherkennen (type A).Een plaatselijke concentratie vanwapening kan er de oorzaak van zijndat betonspecie blijft'hangen',bijvoorbeeld bijde aansluiting vankolommen met vloeren of balken(type B).Ook de plaats waar een doorsnedevan hoogte verandert kan door eenzettingsscheur worden gemarkeerd(type C).De construaeur heeft geen specialemogelijkheden om sedimentatie ofzettingsscheuren te voorkomen.De betontechnoloog echter kan bijhet samenstellen van de beton-specie al een aantal maatregelennemen om de kans op sedimentatiete verminderen:geen hogere consisentie danstrikt noodzakelijk;- beperking van het watergehaltemet behulp van een water-reducerende hulpstof;- een goede korrelgraderingbeperkt de waterbehoefte en zalde betonspecie voldoendestabiliteit geven;- verbetering van de samenhangdoor voldoende fijnmateriaal en!of een luchtbelvormende hulp-stof;- een lagewater-cementfactor ofeen cement met een kortebindtijd, brengt de sedimentatiedoor opstijving eerder tot staan.De uitvoering kan het nodigebijdragen om scheurvorming doorsedimentatie of zetting te vermin-deren.Over het algemeen treedt scheur-vorming kort na het storten op.Veelalis het mogelijkom doornaverdichting en opnieuw afwerkendeze scheuren te voorkomen.Tijdens de uitvoering van dikkeconstructies kunnen zetting-scheuren worden tegengegaandoor in lagente storten.Bijzondere aandacht verdient destabiliteit van de bekisting. Nietzelden iseen zwakke onderstempe-lingvan de bekisting of een onvol-doende stijve bekisting de oorzaakvan scheurvorming. Deze scheur-vorming kan tijdens of kort na hetstorten worden geïntroduceerd.Bijvoorbeeld bij overstekken wordtdit nogal eens waargenomen(type D).ische krimpscheuren(typeE, Fen G)Eenander gevolgvan sedimentatieis dat aan het oppervlak van hetbeton een dun laagjewaterverschijnt, ook wel wateruitstotingof'bleeding' genoemd. Onderinvloed van de temperatuur, lucht-vochtigheid maar vooral dewind-snelheid, zal dit water verdampen.Zolang de wateruitstoot nog groteris dan de verdamping ziet menweinigaan het betonoppervlak.Maar,als de verdamping snellergaatdan de aanvoer van bleedingwater,gaat de verdamping door tot indeporiën en de betonspeciegaatkrimpen, wat algauw scheur-vorming tot gevolg kan hebben.De constructeur kan het ontstaanvan plastische krimpscheuren nietvoorkomen.De betontechnoloogheefteen paarmogelijkheden om de kans op plas-tische scheurvormingte vermin-deren. Dit gaat dan vooral om hetzo snel mogelijktot staan brengenvan de sedimentatie, bijvoorbeelddooreen lagere water-cement-factor of cement met een kortebindtijd.De uitvoeringspeelt onbetwist debelangrijkste rol bijhet voorkomenvan plastische krimpscheuren.Voorkomen moet worden dat hetinde betonspecie aanwezige waterkan verdampen.Wanneer het betonoppervlak nietmeer glanst maar dof uitslaat,kunnen scheuren zich snel ontwik-kelen. Door aldan niet mechanischdichtschurenkan ernstige schadeworden voorkomen. Wanneerplastische krimpscheuren nietworden dichtgeschuurd kunnendeze scheuren, integenstelling totwat wel eens wordt beweerd, eenaanmerkelijke diepte bereiken. Deenige juiste remedie ter voorko-mingvan plastische krimpscheureniseen doelmatige nabehandeling.rmische krimp in jongbeton (type H en I)Bij de reactie tussen water encement, de hydratatie, komtwarmte vrij. Hebben we te makenmet massabeton of met een goedgeïsoleerde bekisting, dan kan detemperatuur inhet jonge beton deeerste dagal aanzienlijkoplopen.Na verloop van een aantal dagen zalde warmte-ontwikkeling afnemenen zal door warmte-afgifte aan deomgeving het beton gaanafkoelen.Theoretisch zal deze krimp span-ningsloos verlopen wanneer devervormingen niet worden gehin-derd. We hebben echter praktischaltijd te maken met verhinderdevervorming.Uitwendige verhinderde vervorming(type H)Het klassieke voorbeeld iseenbetonwand die isgestort op eenreeds verharde vloer. Door dewarmte-ontwikkeling zal de tempe-ratuur inde wand stijgen en dewand wil uitzetten. De vloer ver-hindert dit en inde wand ontstaandrukspanningen. Gezien de nog lagewaarde van de elasticiteitsmodulusen de relaxatie van het beton,blijvende drukspanningen betrek-kelijklaag.Na verloop van tijd zal dewand gaan afkoelen en een ther-mische krimp isonvermijdelijk.Omdat de wand ter plaatse van deaansluiting met de vloer niet vrij kanbewegen, kan tijdens het afkoelende treksterkte of de maximalever-vormbaarheid, ook wel breukrekgenoemd, worden overschreden.Inwendige verhinderde vervorming(type I)Bij betonconstructies met wand-dikten van meer dan O,BO mspreken we van massabeton.Vanwege deze massa zijnde tempe-ratuurstijgingen door hydratatie-warmte vaakaanzienlijk.Temperaturen van meer dan BOoeinhet binnenste van het betonvormen geen uitzondering. Zolangde bekisting blijftstaan zullen erover de doorsnede van de beton-constructie geen grote tempera-tuurverschillen optreden. Detemperatuurgradiënt maginverband met het gevaar voorscheurvorming niet te grootworden.Wanneerde bekisting wordtverwijderd zal de buitenkant vanhet beton afkoelen en daardoorsneller krimpen dan het binnenstevan de constructie. Een maximaaltemperatuurverschil van 200etussen het kernbeton en de buiten-kant van het beton wordt als veiligetemperatuurgradiënt aangehouden.De constructeur zal bijhetbeschouwen van de temperatuur-factoren niet alleen met spanningenmaar ookmet vervormingen reke-ningmoeten houden. Door hetinbrengen van voldoende wapeningkan hijde scheurwijdte en descheurafstand verkleinen. Hetvoorschrijven van dilatatievoegenop de juiste plaatsen, beperkt deafstand waarover de vervorming wilplaatsvinden en zo blijftde scheur-vorming beperkt.De belangrijkste taak van de beton-technoloog is ervoor te zorgen datde warmteontwikkeling en daar-door de maximum temperatuur zoTabel I Classificatie van niet-constructieve scheurenomschrijving verwijzing nadere aanduiding kenmerkende tijdstip van hoofdoorzaak* bijkomende maatregelen terfenomeen naar plaats van ontstaan oorzaken voorkomingfiguur I optreden scheurvormingsedimentatie/ A boven de wapening grote laagdikte van 1/2 uur tot overmatige bleeding snelle uitdroging watergehaltezetting 'enkele uren na verminderen,B silowerking bovenkant het storten dichtheid stabiliteit speciekolommen wapening, vorm verbeterenC verandering van bijvoorbeeld bij van de bekistingdoorsnede cassettevloerenD zetting van de overstekken, stijfheid bekisting, uitvoerings- ontwerp/uitvoeringbekisting opleggingen verzakking volgorde bE'kistingondergrondplastische krimp E meestal diagonaal wegen en vloeren van 1/2 uur tot voortijdige bleeding- gedrag nabehandelenenkele uren na uitdrogingF willekeurig gewapende het stortenvloerenG boven de wapening idem, ev. incombinatie met teweinig dekkingthermische H uitwendige verhin- bijvoorbeeld meestal binnen grote warmte- matevan verminderen van dekrimp in jong derde vervorming dikke wanden één week ontwikkeling afkoeling warmte-ontwikkeling,beton I inwendige verhin- massieve grote temperatuur- koeien van beton,derde vervorming onderdelen gradiënt eventueel isolerenuitdrogings- J dunne enkele weken tot onvoldoende voegen, krimpgevoelig constructlef ontwerp,krimp onderdelen maanden na het te weinig wapening mengsel, watergehaltestorten watergehalte verminderencraquelé K tegen bekisting gladde beton- enkele weken tot gladde, dichte cementrijke cementgehalteoppervlakken maanden na het bekisting mengsels, verminderen,L monoliet vloeren storten 'overmatige' ontmenging oordeelkundigeafgewerkte vloeren afwerking afwerkingwapenings- M carbonatatie, buiten, beschut na enkele jaren te weinig dekking slechte kwaliteit constructief ontwerp,corrosie chloriden betondekking betonspeciesamen-stelling, uitvoering* Inveel gevallen speelt verhinderde vervorming een dominante rol bij het ontstaan van scheuren. De constructeur moet hiermee rekening houden in het ontwerp.laagmogelijk blijven.Factoren die een belangrijke rolspelen bijde warmte-ontwikkelingzijn:- de aanvangstemperatuur vanbetonspecie;het cementgehalte;- de cementsoort.Inde produktinformatiebladen diedoor de cementfabrieken wordenuitgegeven isde hydratatiewarmtevan de betreffende cementsoortvermeld.De uitvoering speelt een hoofdrol bijhet tegengaan van scheurvormingdoor thermische krimp. Om demaximaal optredende temperatuurin massabeton zo laagmogelijktehouden, kan een systeem van koel-buizen de constructie wordenaangebracht. Dit is een technischmooie maar wel dure oplossing.Het tegengaan van een grotetemperatuurgradiënt kanwordenbewerkstelligd door het warmebeton tegen te snel afkoelen tebeschermen met behulp van eengoed isolerende bekisting.Het tijdstip waarop de bekistingwordt verwijderd, isevenzeervanbelang om een alte grote tempera-tuurschok aan de buitenkant vanhet beton te voorkomen.Ook bijeen versnelde verharding,bijvoorbeeld inde betonwaren-industrie of inde gietbouw, moetmen met deze temperatuurschokrekening houden.Niet alleen bijmassabeton,versnelde verharding of beton ineen goed geïsoleerde bekistingkunnen problemen ontstaan. Ookbijhorizontale constructies alsvloeren of situaties waar geenbekisting aanwezig is,zoals erf-verhardingen en wegen, moeten weongewenste temperatuur-gradiënten en temperatuurdaling injong beton vermijden.De mogelijkheden vanverhardendbeton om te kunnen vervormenzonder dat er scheuren ontstaan,zijnminimaal(fig. 2).Door verdamping vanbleeding-water en dalingvan de omgevings-temperatuur gedurende denachtelijke uren, kan er door af-koeling een aanzienlijkekrimp injong beton optreden, waardoor hetgevaar voor scheurvormingbeduidend toeneemt. De kritiekeperiode hiervoor ligttussen enuur na het storten. Vooral tijdenshet voor- en najaar kunnen deverschillen tussen dag- en nacht-temperatuur aanzienlijkzijn.Hetaanbrengen van een isolerendeafdekking over pas gestorte beton-oppervlakken is dan noodzakelijk.eurendoortemperatuurbelastingDe grootte en het effect van ternpe-ratuurbelastingenin beton wordennogal eens onderschat. Doorzonbestraling kan de temperatuurvan een constructiedeel hoogoplopen. Temperatuurspanningenkunnen groter zijndan de span-ningen veroorzaakt door nuttigebelasting of het eigen gewicht vaneen constructie!Betonconstructies staan gedurendede seizoenen bloot aan wisselendetemperatuurbelastingen. De verlen-gingof verkortingkan eenvoudigworden berekend als het produktvan constructielengte, het tempera-tuurverschil en de lineaire uitzet-tingscoëfficiënt.Betonconstructies die tijdens dewintermaanden of ingematigeklimatologische omstandighedenzijngestort, zullen tijdens zomerseperioden door zonbestralinguitzetten. Andersom zullen beton-constructies die 's zomers zijngestort inde koudere winter-maanden willen krimpen. Wanneerdeze vervormingen zonder belem-meringen kunnen plaatshebben,zullen deze thermische bewegingenspanningsloos verlopen. Vaakechter kunnen de verschillendeconstructie-onderdelen niet vrijvan elkaar bewegen en resulterende spanningen door de verhinderdevervorming, inscheurvorming.Bekende voorbeelden zijndakplaten die ten opzichte van dedragende gevels niet vrijkunnenbewegen (fig. 3).De constructeur heeft middelen inhuis om scheurvorming door ther-mische belastingen te voorkomen.Niet door de bedreigde plaatsenvan voldoende wapening te voor-zien. Betonstaal heeft immersdezelfde lineaire uitzettingscoëffi-ciënt als beton en zalonder invloedvan de temperatuur evenveeluitzetten en krimpen. Wel door.een juiste detaillering van de dilata-ties en opleggingen,zodat tempera-tuurbewegingen spanningslooskunnen verlopen.Zijn dergelijke bewegingen ontoe-laatbaar, dan kan isolatie een oplos-singzijn.De betonconstructie staatdan niet meer direct onder invloedvan de weersinvloeden.De betontechnoloog heeft nauwelijksmogelijkheden om scheuren doortemperatuurbewegingen te voor-komen.De taak van de uitvoering is indezeom de door de constructeur aan-gegeven details op de juiste wijze uitte voeren.eurendooruitdrogingskrimp (type)Uitdrogingskrimp wordt gedefi-Ontwikkeling vandebreukrek injongbetonOntstoan vanscheurvorming ineenbuitenwandtengevolge vanverhinderdevervormingIIIzonder +metglijoplegging glijopleggingnieerd als de vermindering van hetvolume van beton, veroorzaaktdoor het verdampen van water.Deze volumeverminderinggaatgepaard met scheurvormingwanneer er sprake isvan ver-hinderde vervorming. Maar, de ver-vormingen die door de uitdrogingonstaan en de bijbehorende trek-spanningen ontwikkelen zichzodanig langzaam, dat alsgevolg vanrelaxatie de meeste spanning zalworden afgebouwd.De constructeur moet zorgen voorvoldoende wapening op de juisteplaats. Dilatatievoegen en krimp-voegen zullen ongecontroleerdekrimpscheuren kunnen voor-komen.Verlagen van de hoeveelheidaanmaakwater is de meest voor dehand liggende maatregel die debetontechnoloog kan nemen.Reductie van de hoeveelheidaanmaakwater kan wordenverkregen door:- een zo groot mogelijk aandeelgroftoeslagmateriaal met een zogroot mogelijke maximale korrel;- het gebruik van waterreduce-rende hulpstoffen voor eengoede verwerkbaarheid met zomin mogelijk aanmaakwater.De uitvoering heeft een betrekkelijkgeringe invloed op de uitdrogings-krimp. Integenstelling tot wat nogaleens wordt verondersteld, heefteen goede nabehandeling slechtsweinig effect op de uiteindelijkeuitdrogingskrimp. Het al dan nietzorgvuldig nabehandelen heefthoogstens enig effect op de snelheidwaarmee het beton uitdroogt endaardoor krimpt. Eengoede na-behandeling is noodzakelijk voorvoldoende hydratatie van debuitenhuid van beton, zodat metname de treksterkte zalzich kanontwikkelen.Het vooraf natspuiten van eenhouten bekisting voorkomt even-eens een vroegtijdige onttrekkingvan vocht uit het beton.quelé (type Ken L)Het verschijnsel craquelé isteomschrijven als het barsten van debetonhuid aan het oppervlak eengrilligpatroon. De scholletjes meteen diameter van slechts enkelecentimeters zijnsoms vrijeenvoudig los te peuteren. Hoewelvisueel minderaantrekkelijk, zijndeondiepe scheurtjes van weinigbete-kenis. Door temperatuurver-schillenen vochtbewegingenontstaan trekspanningenin debetonhuid. De kwaliteit van debetonhuid is in veel gevallen andersdan men op grond van de betonsa-menstelling zou mogen verwachten.Geringe ontmenging aan het opper-vlak kan de oorzaak zijnvan eenplaatselijk veel hogere water-cementfactor, bijvoorbeeld bijaanzienlijke sedimentatie enuitstoot van water. Maar ooktegende binnenkant van een stalen bekis-ting kan door onzorgvuldigeverdichting een overmaat aancementpap ontstaan. Onvoldoendenabehandeling leidt ook in dit gevaltot een betonhuid met een lagetreksterkte.De construeteurzal weinig kunnenbijdragen om craquelé te voor-komen.De betontechn%og kan een aantalmaatregelen treffen waardoor hetbeton iets minder gevoelig wordtvoor het craquelé:- vette mengsels met hogecementgehaltes wordenontraden, deze leiden tot eenkwetsbare betonhuid;- een zo laagmogelijke consis-tentie voorkomt ontmenging;- een goede samenhang in hetmengsel kan worden bereiktdoor een optimale korrelgrade-ring en het toepassen van eenluchtbelvormer.De uitvoering moet zoals altijdzorgen voor een goede na-behandeling.Een houten bekisting is mindergevoelig voor craquelé dan eendichte, gladde stalen bekisting.Zeker wanneer een stalen kist doortrilnaalden plaatselijk intrillingwordt gebracht, kan dat aanleidinggeven tot ontmenging aan hetbetonoppervlak.eurvorming door corrosie(typeM)Bij een goed ontwerp en een goedeuitvoering zijnwe ervan verzekerddat het wapeningsstaal door debetondekking wordt beschermd.Waar dit niet het geval kan dewapening roesten wat met volume-vergroting gepaard gaat. Doordrukopbouw in het beton zalcorrossie vanwapeningsstaal resul-teren inscheurvorming en hetafdrukken van de betondekking.Voordat corrosie plaatsheeft,spelen er zich in de betondekkingallerlei chemische en fysischeprocessen af die soms jaren durenmaar die er uiteindelijk toe zullenleiden dat de beschermendewerking van de betondekkingverloren gaat. Scheurvorming doorcorrosie komt vooral voor opplaatsen zoals hoeken van balken,kolommen en consoles die zijnblootgesteld aan de buitenluchtmaar beschermd tegen directeregeninslag.De aanwezigheid van chloriden,afkomstig uit het milieuof uit hetbeton zelf,kunnen het corrosie-proces enorm versnellen. Scheur-vorming veroorzaakt door corrosiewaarbij chloriden in het spel zijnlaten zich over het algemeengemakkelijk herkennen aan debruinachtige roestvlekken terplaatse van de scheuren.Om scheurvorming door wape-ningscorrosie te voorkomen,moeten alle betrokkenen bijhetbouwproces hun steentje bijdragen.De constructeur moet weten aanwelke expositie-omstandighedende constructie zal worden blootge-steld. In het bestek moet hijvoor-schrijven welke milieuklasse vantoepassing is. Daarnaast zal hijaangeven welke minimale beton-dekking op de buitenste wapeningmoet worden aangehouden.De betontechnoloogzal bijhet meng-selontwerp in de gaten moetenhouden dat hij,afhankelijkvan demilieuklasse, gebonden isaan eenmaximaal toelaatbare water-cementfactor.Tijdens de produktie is het zijntaakom erop toe te zien dat de maxi-maaltoelaatbare waarde niet wordtoverschreden. Verder mag hetgehalte aan chloriden irigewapend-enlofvoorgespannen betonbepaalde percentaces niet te bovengaan, zoals isvoorgeschreven in deVBT1986.De zorg van de uitvoeringvoor eengoede dichte betondekking bete-kent rekening houden met eenvoldoende langetermijn voor denabehandeling. Te weinig dekking isinveel gevallen de oorzaak vancorrosie. Eencorrecte uitvoeringvan de in het bestek voorge-schreven betondekking isverrewegde belangrijkste taak die de uitvoe-ringheeft om corrosieproblemente voorkomen.luitHet ontstaan van een scheur inbeton wil nog niet zeggen dat er eendirect gevaar voor de veiligheidisontstaan. Zoals uitdit artikel magblijken,is de ene scheur de andereniet.Alsscheuren de maximale scheur-wijdte overschrijden, moet wordenbeoordeeld in hoeverre de duur-zaamheid van de constructie nadeligratuurkan zijnbeïnvloed, bijvoorbeelddoor aantasting van de wapening.Ook moet worden nagegaaninhoeverre scheuren problemenkunnen opleveren voor het gebruikvan de constructie, bijvoorbeelddoor lekkage.Scheuren in beton die duidelijkzichtbaar zijn,kunnen een gevoelvan onbehagen geven of doenafbreuk aan het uiterlijk.Het repareren van scheuren isechter alleen dan zinvolwanneer deoorzaak van de scheurvormingbekend is en men deze heeftverholpen. Isde oorzaak nietbekend en dus niet weggenomen,dan zalde kostbare reparatiehoogstwaarschijnlijk op eenteleurstelling uitlopen.Deze uitgavevan BETON/EK kanbehulpzaam zijn bijeen analysevande scheurpatronen en, beter nog,het voorkomen ervan.In onzevolgende uitgave:ExamenBetontechnoloogBVI991Uitwerking vandeexamenvragen vande cursusBetontechn%og BV.I. H.W.Reinhardt, Beton als constructiemateriaal: eigenschappen enduurzaamheid; Delftse Universitaire Pers, 1985.2. Concrete Society Technical Report No.22, Non-structural cracks inconcrete.3. T.A. Harrison, Early-agethermal crack controlin concrete, CIRIAReport91.4. K.van Breugel,Scheurpatronen en het herkennen van oorzaken, dictaatuit de IKB-cursus,Betonvereniging.ofonBETONlEK is een praktijkgerichtvoorlichtingsblad op het gebiedvan de betontechnologie enverschijnt I0 keer per jaar.Redactie:tel. 073 - 40 I 225Abonnementen:tel. 073 - 40 I 231ISSN0166-137xAbonnementsprijzen voor 1991:Nederland, Nederlandse Antillenen Belgiëf 21,25andere landen f 34,-Uitgave:Vereniging NederlandseCementindustrie (VNC),Postbus 30 I I,5203 DA 's-HertogenboschAbonnementen lopen perkalenderjaar. Aan het eind vaneen kalenderjaar wordt hetabonnement automatischverlengd, tenzij voor I decemberschriftelijk wordt opgezegd.Overname van artikelen enillustraties istoegestaan, ondervoorwaarde van bronvermelding.